Energía Geotérmica, una solución eficiente

Salvador Martínez Rueda; ingeniero de proyectos en Energesis Ingeniería

Energesis Ingeniería es una empresa líder en España en diseño, implantación y gestión de instalaciones de energía geotérmica. Más allá del compromiso con esta energía renovable, Energesis ha ofrecido durante sus 10 años de existencia y sigue ofreciendo en la actualidad un completo y experto servicio de consultoría y auditoría energética centrado en las mejores soluciones de ahorro y eficiencia energética.

Situación actual de la geotermia somera en España

La climatización geotérmica es un sistema de climatización mucho más eficiente que los sistemas convencionales que, además, se cataloga como energía renovable. Esta tecnología se encuentra ampliamente desarrollada en muchos países de la Unión Europea, Estados Unidos y Canadá. El mercado de la geotermia somera o de baja entalpia (cuyo producto directo es calefacción, refrigeración y/o agua caliente sanitaria) inicia su desarrollo en España alrededor del año 2004, teniendo a Energesis Ingeniería como uno de sus principales desarrolladores. Entre los años 2004-2008 el crecimiento es lento, acelerándose en 2008 a raíz de la implantación del nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE) y del Reglamento de Instalaciones Térmicas en la Edificación (RITE), obligando a incorporar energías renovables en nuevas construcciones. Otros factores que han influido en el desarrollo de este sistema en España son el constante aumento de las tarifas de los combustibles sólidos y de la electricidad, así como la concienciación de las personas por tener sistemas de climatización más eficientes. Se estima que en el año 2009 existía una potencia instalada en España comprendida entre los 60-80 MWth, siendo las comunidades autónomas de Madrid, Galicia, Cataluña, País Vasco, Navarra y Valencia las que cuentan con más presencia de este tipo de sistemas.

Conceptos básicos de la geotermia somera

El fundamento técnico de la geotermia somera se basa en que la temperatura de la tierra se mantiene prácticamente constante durante todo el año a partir de una determinada profundidad (unos 10-20 metros). Debido a que dicha temperatura es cercana a la temperatura de confort standard dentro de un hogar, la geotermia resulta ser el procedimiento más eficiente actualmente para una adecuada climatización de espacios en los que habita el ser humano.

Esta particularidad de temperatura constante es lo que diferencia a la tierra del aire, haciendo que el intercambio de calor de los edificios con el terreno mediante la circulación de tuberías de agua enterradas más el funcionamiento de una bomba de calor geotérmica sea más eficiente que el intercambio de calor de los edificios con el aire ambiente a través de las unidades exteriores que se instalan en fachadas y cubiertas.

Esquema gráfico del funcionamiento de la bomba de calor geotérmica

En invierno el intercambiador absorbe calor del suelo proporcionando calor en el interior.

En verano el intercambiador cede calor al suelo, proporcionando refrigeración en el interior.

Ventajas de la opción planteada

El mayor consumo energético de los edificios se debe a la climatización (calefacción y refrigeración) aunque, en el caso del clima mediterráneo, fundamentalmente a la refrigeración. Las instalaciones de aire acondicionado han pasado de ser un lujo a una necesidad básica, lo cual ha provocado un aumento de la demanda de electricidad en los meses de verano, que redunda en problemas y sobrecargas en las líneas de distribución de energía eléctrica. Un sistema de climatización geotérmica disminuye considerablemente el consumo energético debido a la demanda de climatización, presentando las siguientes ventajas:

• Ahorros energéticos respecto a las bombas de calor convencionales de, aproximadamente, un 50%. La causa de este ahorro es que esta tecnología intercambia calor con la tierra en vez de con el aire y las temperaturas medias del terreno, tanto en verano como en invierno, son más moderadas que las exteriores y más cercanas a la temperatura ambiente que se pretende conseguir en el interior de los edificios.
• No necesitan torres de refrigeración para realizar la condensación, lo cual elimina el riesgo de infección por legionela, bacteria originada en dichas torres y que tantos problemas de salud causa. Se gana en bio-seguridad.
• Sistema silencioso con integración arquitectónica, ya que la bomba de calor geotérmica se ubica en un recinto cerrado (cuarto de máquinas, sótano, etc.), sin necesidad de elementos exteriores visibles en la fachada o cubierta, produciendo un nulo impacto visual.
• Alta durabilidad del sistema, entre 25 y 50 años, debido, entre otros factores, a que la bomba de calor geotérmica (uno de los elementos más caros de la instalación) no se encuentra a la intemperie.
• Bajo mantenimiento, en comparación con los sistemas convencionales.
• Disminución de los ruidos asociados al funcionamiento de las bombas de calor, al no existir compresores externos.
• Integración en un mismo equipo de la capacidad de generar calefacción, refrigeración y Agua Caliente Sanitaria (ACS), con disponibilidad las 24 horas del día, los 365 días del año.
• Aprovecha una fuente de energía inagotable, mediante un sistema no sometido a las posibles variaciones climatológicas que puedan afectar a otras energías renovables.
• No produce ni necesita de ninguna combustión, por lo que resulta un sistema esencialmente adecuado para lugares peligrosos o edificaciones cerradas o con poca ventilación.
• Es independiente de combustibles fósiles, lo cual elimina calderas y depósitos de combustibles.
• Reduce las emisiones de CO2, a la vez que no produce otras partículas volátiles contaminantes.

No obstante, este tipo de instalaciones requieren una mayor complejidad técnica, tanto en diseño como en ejecución de obra. Labores ambas de ingeniería experta que Energesis lleva años llevando a cabo, como el ejemplo que mostramos a continuación. De las múltiples instalaciones realizadas por Energesis a lo largo de su trayectoria, a continuación se muestra la ejecutada en el complejo administrativo 9 de Octubre ubicado en la antigua Cárcel Modelo de Valencia.

Instalación de un sistema geotérmico en el Complejo Administrativo 9 de Octubre (Valencia)

Energesis Ingeniería ha implantado en el año 2013 un sistema de climatización eficiente que suministra la demanda de energía térmica (calefacción y refrigeración) en el ala noreste del edificio EP3 (zona rehabilitada) de las nuevas dependencias de diversas Consellerías de la Generalitat Valenciana. Se trata de un nuevo centro administrativo instalado en la antigua cárcel modelo de Valencia y agrupa las instalaciones de varias Consellerías así como algunos servicios para el barrio en el que se ubica.

Energesis determinó las necesidades energéticas del ala a climatizar, a partir de las características constructivas del edificio y del uso al que está destinado, para lograr las condiciones óptimas de confort en el interior. El sistema climatiza una superficie aproximada de 2.000 m2 destinada a despachos y hall con una potencia de 180 kW.

Para el diseño exacto del intercambiador geotérmico Energesis llevó a cabo una evaluación de la conductividad térmica del terreno mediante un Test de Respuesta Térmica (TRT) gracias a un laboratorio móvil geotérmico, como el que se muestra en la figura.

Laboratorio móvil de análisis de la conductividad térmica de suelo (TRT)

Con los datos obtenidos se diseñó y se llevó a cabo una instalación compuesta por 31 captadores geotérmicos, con una profundidad comprendida entre los 80 y 120 metros. Las perforaciones estaban agrupadas formando 11 sectores y cada sector agrupó 3 ó 4 perforaciones. Los sectores eran independientes unos de otros y se podían aislar mediante válvulas accesibles. La sectorización se realizó de manera que, si se produjera algún tipo de fallo en un máximo de dos sectores, el sistema podría seguir funcionando.

Gracias a este diseño, está previsto un ahorro en torno a un 50% en la factura eléctrica y se evitará la emisión a la atmósfera de 26,8 toneladas de CO2.

Además, para garantizar el buen funcionamiento de la instalación y aumentar la eficiencia del sistema, Energesis instaló un sistema de monitorización que otorga a los gestores de la instalación el total conocimiento del funcionamiento de la misma, con las ventajas que esto conlleva. A través de dicho sistema es posible conocer los consumos de los equipos, potencias entregadas y las variables que sean necesarias para controlar la eficiencia de las instalaciones.

El sistema de monitorización es capaz de interactuar con los procesos que monitoriza, con el objetivo de maximizar la eficiencia y minimizar la posibilidad de averías.

Las ventajas del sistema de monitorización incluyen:

• Conocimiento de consumo de equipos
• Identificación de excesos de consumos
• Identificación de medidas de ahorro
• Cuantificación de ahorros obtenidos
• Reducción de labores de mantenimiento
• Conocimiento del estado de los sistemas
• Visualización en tiempo real de las variables de interés en la instalación

Conociendo todas estas variables se puede conseguir una mejora continua en la gestión energética de la instalación.

Conclusiones

En el presente artículo se han descrito las ventajas de un sistema de climatización geotérmico respecto a otros sistemas de climatización convencionales. Y se ha referido un ejemplo de los muchos trabajos que la empresa Energesis ha llevado a cabo desde que comenzó su andadura en este campo, realizando el diseño y ejecución de una instalación eficiente con unos costes de mantenimiento y explotación muy reducidos en comparación con los sistemas convencionales. Esperamos contribuir con ello a una mayor difusión y a una mejor comprensión de esta tecnología entre los lectores de esta revista.